DE1921897A1 - Shock absorber device, especially for railroad cars - Google Patents
Shock absorber device, especially for railroad carsInfo
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Description
ALFRED TEVES GMBH 15. April 1969ALFRED TEVES GMBH April 15, 1969
P 35 90P 35 90
Frankfurt am Main «»/,*./,Frankfurt am Main ""/,*./,
SL/Mi/bsSL / Mi / bs
F. Ostwald 132F. Ostwald 132
Stoßdämpfereinrichtung insbesondere für EisenbahnwagenShock absorber device, in particular for railroad cars
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Stoßdämpfer einrichtung zur Verwendung insbesondere bei Eisenbahnwagen, bei denen die Kupplungsträger- und die Ladungsträgerkonstruktion bei einem auf die Kupplung wirkenden Aufprallstoß in Wagenlängsrichtung relativ zueinander bewegbar sind, wobei die hydraulische Stoßdämpferanordnung zwischen den beiden Teilen angeordnet ist und zwecks Verhinderung einer Beschädigung des Ladegutes einen Teil der Stoßenergie in Wärme umsetzt. Da bei höheren Stoßbeanspruchungen, wie beispielsweise automatischem Rangierbetrieb, die bekannten Federpuffer an den Endseiten von Eisenbahnwagen nicht ausreichten, die auftretenden Energien zu bewältigen und einen ausreichenden Ladungsschutz zu gewährleisten, wurden Langhub-Stoßdämpfereinrichtungen vorgeschlagen mit in Abhängigkeit vom Kolbenweg gesteuerter Dämpfung.The invention relates to a hydraulic shock absorber device for use especially in railroad cars, where the coupling carrier and the load carrier construction are movable relative to one another in the longitudinal direction of the car in the event of a collision impact acting on the clutch, the hydraulic Shock absorber arrangement is arranged between the two parts and one in order to prevent damage to the cargo Part of the impact energy is converted into heat. As with higher impact loads, such as automatic Shunting operations, the well-known spring buffers on the end faces of railroad cars were not sufficient, the occurring To cope with energies and adequate charge protection ensure, long-stroke shock absorber devices have been proposed with damping controlled as a function of the piston travel.
Da die zu absorbierende kinetische Stoßenergie außer von der Auflaufgeschwindigkeit auch von der Masse des Ladegutes abhängt, die Masse bzw. das Gewicht des Ladegutes aber von Fall zu Fall verschieden ist, wird auch durch die Stoßdämpfereinrichtung mit praktisch konstanter Dämpfung nicht in allen Fällen eine ausreichende Ladung s siehe rung gegen in Wagenlängsrichtung ausgeübte Stoßbeanspruchung erreicht. Wird eine solche Stoßdämpfervorrichtung auf praktisch vorkommende Ladegewichte ausgelegt, dann ist bei vorkommenden, der konstruktiven Auslegung nichtSince the kinetic impact energy to be absorbed apart from the The run-up speed also depends on the mass of the cargo, the mass or the weight of the cargo is different from case to case, is also due to the shock absorber device practically constant attenuation does not always provide a sufficient charge against the load exerted in the longitudinal direction of the wagon Impact reached. Will be such a shock absorber device designed for practically occurring load weights, then the structural design is not applicable for those that occur
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entsprechenden Lastveränderungen die Dämpfung und Energie absorption unzureichend. Andererseits könnte bei geringeren Stoßbeanspruchungen entweder die Dämpfung weicher oder der notwendige verfügbare Hubweg von vornherein kürzer ausgelegt sein.corresponding load changes, the damping and energy absorption insufficient. On the other hand, with lower shock loads, either the cushioning could be softer or the necessary available stroke must be designed to be shorter from the outset.
Um diesen Nachteil auszuschalten, wird in der deutschen Auslegeschrift 1 259 370 eine Langhub-Stoßdämpfereinrichtung vorgeschlagen, in dem Mittel vorgesehen sind, die Dämpfung an das jeweilige Ladegewicht anzupassen. Dazu muß das Ladegewicht in Abhängigkeit vom Achsdruck gemessen werden, diese Achsdruckmeßwerte sind auf die Langhub-Stoßdämpfer zu übertragen, die Vorrichtungen aufweisen, die die Dämpfung in Abhängigkeit vom jeweiligen Ladegewicht verändern, indem die dicht ineinanderliegenden Rohre mit paarweise aufeinander aucrichtbaren Durchlaßöffnungen· eines im Zylinderhohlraum des Stoßdämpfers angeordneten Drosselorgans gegeneinander verdreht werden, wobei sich der freie Durchlaßquer schnitt der Durchlaß-Öffnungen und somit die Dämpfung des Stoßdämpfers dem Ladegewicht entsprechend ändert.In order to eliminate this disadvantage, the German interpretative document 1 259 370 a long-stroke shock absorber device is proposed in which means are provided to provide damping adapt the respective load weight. For this purpose, the load weight must be measured as a function of the axle pressure, this Axle pressure measurements are to be transferred to the long-stroke shock absorbers, which have devices that adjust the damping as a function change from the respective loading weight by aligning the tightly nested tubes with one another in pairs Passage openings · of a throttle element arranged in the cylinder cavity of the shock absorber rotated relative to one another be, wherein the free passage cross-section of the passage openings and thus the damping of the shock absorber changes according to the load weight.
Dies ist eine konstruktiv recht aufwendige Lösung des Problems, deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine einfachere, automatische Steuerung der Dämpfungskräfte zu schaffen, die außerdem weitgehend wartungsfrei ist.This is a structurally very complex solution to the problem, so the object of the invention is to provide a simpler, automatic one To create control of the damping forces, which is also largely maintenance-free.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur automatischen Steuerung der Dämpfungskräfte im Hohlzylinderraum des Stoßdämpfers Mittel zur Bestimmung der momentanen Ver-According to the invention the object is achieved in that the automatic Control of the damping forces in the hollow cylinder space of the shock absorber Means for determining the instantaneous
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zögerung und zur Steuerung einer Durchfluß blende für das Druckmittel in Abhängigkeit von der Verzögerung vorgesehen sind.delay and to control a flow orifice for the Pressure means are provided as a function of the delay.
In einem in bekannter Weise in einen verschiebbaren Kolbenstangenzylinder hineinragenden Rohr, das am ortsfesten Außenzy linde rboden befestigt ist, sind Bohrungen vorgesehen, deren öffnungsweite von der Stellung einer auf dem Rohr verschiebbaren, eine träge Masse tragenden Steuerhülse abhängt, wobei die träge Masse durch eine Feder mit dem Außenzylinderboden verbunden ist.In a known manner in a displaceable piston rod cylinder protruding tube, which is attached to the stationary Außenenzy linde rboden, holes are provided whose opening width from the position of a slidable on the pipe, a control sleeve bearing an inertial mass depends, the inertial mass being connected to the outer cylinder base by a spring connected is.
Der Innenraum des Außenzylinders, der mit einem elastischen Balg zur Aufnahme des verdrängten Druckmittels in Verbindung steht, ist durch einen Scheibenkolben unterteilt^ <^er einerseits eine Drossel und andererseits ein federbelastetes Öffnungsventil zum Druckausgleich aufweist. The interior of the outer cylinder, which is connected to an elastic bellows to accommodate the displaced pressure medium, is divided by a disc piston ^ <^ it has on the one hand a throttle and on the other hand a spring-loaded opening valve for pressure compensation.
Am Ende eines konisch ausgebildeten Fortsatzes der Außenzylinderwand sind Gummipuffer angeordnet.At the end of a conical extension of the outer cylinder wall rubber buffers are arranged.
Das Ziel einer Beeinflussung der Dämpfung in Abhängigkeit vom Wagengewicht, ist eine konstante Verzögerung über den gesamten Kolben etangenhub, die in keinem Fall einen bestimmten Maximalwert überschreiten darf.The goal of influencing the attenuation as a function of the Car weight, is a constant deceleration over the entire piston rod stroke, which in no case has a certain maximum value may exceed.
Grundgedanke der Erfindung ist es, die Dämpfung direkt in Abhängigkeit von der Verzögerung und nicht vom Kolbenweg zu steuern und den Umweg über die Achslast zu vermeiden.The basic idea of the invention is to reduce the damping directly in To be controlled depending on the deceleration and not on the piston travel and to avoid the detour via the axle load.
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Da die Verzögerungsmessung unabhängig von der Geschwindigkeit und dem Wagengewicht ist, werden bei einer verzögerungs* abhängigen Dämpfung automatisch Einflüsse unterschiedlicher Geschwindigkeiten und Wagengewichte auf die gewünschte Höchstverzögerung erfaßt. Die Einrichtung wird so eingestellt, daß bei maximalem Fahrzeuggewicht und maximal zulässiger Verzögerung sich die Steuerhülse gegen die Federkraft gerade soviel verschoben hat, um einen Drosselquerschnitt von der Größe freizugeben, daß der von der Einfederungsgeschwindigkeit abhängige Druck auf den für Fahrzeuggewicht und Verzögerung maßgeblichen Wert ansteigt.Since the deceleration measurement is independent of the speed and the weight of the car, a deceleration * dependent damping automatically influences different speeds and car weights on the desired maximum deceleration recorded. The device is set so that with maximum vehicle weight and maximum permissible deceleration the control sleeve has moved just enough against the spring force to release a throttle cross-section of the size that the dependent on the compression speed Pressure increases to the value relevant for vehicle weight and deceleration.
Je höher die Anfangsgeschwindigkeit und damit die kinetische Energie des Fahrzeugs ist, desto langer ist der Einfederungsweg und desto größer auch die Dämpfungsarbeit bei gegebener Verzögerung. The higher the initial speed and thus the kinetic Energy of the vehicle, the longer the compression travel and the greater the damping work for a given deceleration.
Bei kleinem Fahrzeuggewicht würden sich höhere Verzögerungen einstellen, wenn nicht eben infolge dieser höheren Verzögerungen die Steuerhülse sich gegen die Federkraft verschieben würde, wodurch der Drosselquerschnitt sich vergrößert, sodaß die Dämpfungskraft absinkt und die zulässige Verzögerung ebenfalls nicht überschritten wird. Es ist dabei vorteilhaft für die Feder eine möglichst kleine Federrate vorzusehen.With a low vehicle weight, higher delays would occur, if not precisely as a result of these higher delays the control sleeve would move against the spring force, whereby the throttle cross-section increases so that the The damping force drops and so does the permissible deceleration is not exceeded. It is advantageous to provide the smallest possible spring rate for the spring.
Die Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawing.
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Die Figur zeigt einen schematisehen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Stoßdämpfer.The figure shows a schematic longitudinal section through the shock absorber according to the invention.
Der Stoßdämpfer ist in bekannter Weise als einseitiger Kolbenstangenzylinder 1 ausgebildet, der unbelastet durch eine Schraubenfeder 2, die sich einerseits am mit dem Wagen fest verbundenen Ende des Außenzylinders 3 und andererseits am mit der Kolbenstange 1 verbundenen Puffer 5 abstützt, in Strecklage gehalten wird.The shock absorber is known as a single-sided piston rod cylinder 1 formed, unloaded by a helical spring 2, which is firmly connected on the one hand to the car At the end of the outer cylinder 3 and on the other hand on the buffer 5 connected to the piston rod 1, in the extended position is held.
In die hohle Kolbenstange 1 taucht ein Rohr 4 ein, das am Boden des Außenzylinders 3 befestigt ist. Das Rohr 4, die Kolbenstange 1 und der Außenzylinder 3 sind konzentrisch zueinander angeordnet. Auf dem Rohr 4 gleitet mit der Kolbenstange 1 fest verbunden ein Scheibenkolben 6, der den Innenraum des Außen Zylinders unterteilt und einerseits auf einer Seite eine Drosselbohrung 7 für den Durchtritt des den Innenraum des Außenzylinders 3 ausfüllenden Druckmediums aufweist und andererseits ein federbelastetes Öffnungsventil 8 zum Druckausgleich besitzt. Auf der Seite der Drosselbohrung 7 weist die Kolbenstange 1 eine Durchlaßbohrung 9 auf. Der Innenraum des Außenzylinders 3 ist auf der dem Puffer 5 zugewandten Seite dicht abgeschlossen durch eine Ringscheibe 10, die die Kolbenstange 1 umfaßt, der gegen sie verschoben werden kann. Eine Drosselbohrung 11 verbindet den Zylinderinnenraum mit einem elastischen Balg 12j der bei einer Stoßbeanspruchung der Vorrichtung in Richtung A das verdrängte Kolbenstangenvolumen an Druckmittel aufnimmt, denn auch der vom Rohr 4 und der Kolbenstange 1 eingeschlosseneIn the hollow piston rod 1, a tube 4 is immersed, which is at the bottom of the outer cylinder 3 is attached. The tube 4, the piston rod 1 and the outer cylinder 3 are arranged concentrically to one another. The piston rod 1 slides firmly on the tube 4 a disc piston 6 which divides the inner space of the outer cylinder and on the one hand on one side a throttle hole 7 for has the passage of the pressure medium filling the interior of the outer cylinder 3 and, on the other hand, a spring-loaded medium Has opening valve 8 for pressure equalization. On the side of the throttle bore 7, the piston rod 1 has a through bore 9. The interior of the outer cylinder 3 is on the side facing the buffer 5 tightly closed by an annular disk 10, which comprises the piston rod 1, which against it can be moved. A throttle bore 11 connects the cylinder interior with an elastic bellows 12j of the a shock load of the device in direction A absorbs the displaced piston rod volume of pressure medium, because also that enclosed by the tube 4 and the piston rod 1
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Raum enthält das zur Dämpfung dienende Druckmittel. Am Ende eines zur besseren Führung der Schraubenfeder 2 konisch verlaufenden Fortsatzes 13 des Außenzylinders 3 ist ein ringförmiger Gummipuffer 14 vorgesehen zur Kolbenstangenentlastung bei Druckstößen. Der Abstand zwischen den Gummipuffern 14 und dem Boden des Puffers 5 bestimmt den maximalen Kolbenhub. Am Boden des fest mit dem Wagen verbundenen Außenzylinders entsteht zwischen dem vom Rohr 4 und der Kolbenstange 1 eingeschlossenen Raum und dem Innenraum des Außenzylinders ein auf axiale Verzögerung entsprechendes Durchgangsventil, indem eine mit einer trägen Masse 15 versehene, auf dem Rohr 4 verschiebbare Hülse 16 angeordnet ist, die in Ruhestellung Bohrungen 17 im Rohr 4 verschließt. Die träge Masse 15, z.B. eine auf der Hülse 16 befestigte Ringscheibe, ist über eine Rückholfeder 18 mit dem Zylinderboden verbunden. Die Steuerkanten der Bohrungen im Rohr 4 sind viskositätsunempfindlich ausgebildet.The space contains the pressure medium used for damping. At the end of a conical for better guidance of the helical spring 2 Extension 13 of the outer cylinder 3 is an annular Rubber buffer 14 provided to relieve the piston rod in the event of pressure surges. The distance between the rubber buffers 14 and the bottom of the buffer 5 determines the maximum piston stroke. At the bottom of the outer cylinder, which is firmly connected to the carriage, arises between that of the tube 4 and the piston rod 1 enclosed space and the interior of the outer cylinder a through valve corresponding to axial delay, in that a sleeve 16 provided with an inertial mass 15 and displaceable on the tube 4 is arranged, which in the rest position Bores 17 in the pipe 4 closes. The inertial mass 15, for example an washer mounted on the sleeve 16, is via a return spring 18 connected to the cylinder base. The control edges of the bores in the pipe 4 are insensitive to viscosity.
Wie schon erwähnt, ist die mit der Steuerhülse 16 verbundene träge Masse 15 vorzugsweise als Scheibe ausgebildet, um'eine hydraulische Schwingungsdämpfung der Hülse zu erzielen.As already mentioned, the inertial mass 15 connected to the control sleeve 16 is preferably designed as a disk in order to to achieve hydraulic vibration damping of the sleeve.
Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende:The mode of operation of the invention is as follows:
Wird ein Wagen in Richtung A über den Puffer 5 abgebremst, so verschiebt sich die Kolbenstange 1 mit dem Scheibenkolben 6 entgegen der Kraft der Feder 2 und das Druckmittel wird durch die Bohrung 9 und die Drossel 11 bzw. die Drosseln 7 und 11 in den elastischen Balg 12 verdrängt. Die Größe der Dämpfung ist durch die Drosselbohrung festgelegt.If a carriage is braked in direction A via the buffer 5, the piston rod 1 moves with the disc piston 6 against the force of the spring 2 and the pressure medium is through the bore 9 and the throttle 11 or the throttles 7 and 11 in displaces the elastic bellows 12. The size of the damping is determined by the throttle bore.
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Wird der Kolbenstangenzylinder durch die Schraubenfeder 2 in Ausgangsstellung zurückgebracht, öffnet sich das Ventil 8 und sorgt für einen Druckausgleich im Innenraum des Außen Zylinders 3. Im beschriebenen Fall hatte die verhältnismäßig geringe Verzögerung des Wagens keinen oder nur einen unbedeutenden Einfluß auf das verzögerungsabhängige Ventil 17.If the piston rod cylinder is returned to its starting position by the helical spring 2, the valve 8 and opens ensures pressure equalization in the interior of the outer cylinder 3. In the case described, the relatively small deceleration of the car had no or only an insignificant effect on the delay-dependent valve 17.
überschreitet die Verzögerung des Wagens das maximal zulässige Maß, so bewegt sich die träge Masse 15 entgegen der Fahrtrichtung A und öffnet, indem sie die Steuerhülse 16 verschiebt, H einen hydraulischen Nebenschluß durch den Durchlaß 17 für das Druckmittel aus dem Rohr 4 in den Innenraum des Außenzylinders 3, sodaß sich der Widerstand des Druckmittels vermindert und sich eine größere Dämpfung ergibt.if the deceleration of the car exceeds the maximum permissible Measure, the inertial mass 15 moves against the direction of travel A and opens by moving the control sleeve 16, H a hydraulic shunt through the passage 17 for the pressure medium from the pipe 4 into the interior of the outer cylinder 3, so that the resistance of the pressure medium is reduced and there is greater damping.
Bei Nachlassen der Verzögerung bringt die Feder 18 die Steuerhülse 16 in ihre Ausgangsstellung zurück. Durch die Stärke dieser Feder kann der Höchstwert der Verzögerung bestimmt werden.When the delay subsides, the spring 18 brings the control sleeve 16 back to its original position. The maximum value of the delay can be determined by the strength of this spring will.
Bei Anlaufen des Scheibenkolbens 6 an die Steuerhülse 16 ergibt sich eine hydraulische Endlagendämpfung. Zur Verminderung der Reibung zwischen Steuerhülse 16 und dem Rohr 4 kann die Hülse auf Kugeln geführt sein.When the disc piston 6 approaches the control sleeve 16, there is hydraulic end position damping. To reduce the Friction between the control sleeve 16 and the tube 4, the sleeve can be guided on balls.
0 0 9 8 U 6 /07430 0 9 8 U 6/0743
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